□李珂

高標(biāo)清同播時(shí)期衛(wèi)星接收的幾個(gè)注意問題

□李珂

本文主要總結(jié)了電視臺(tái)在高標(biāo)清同播時(shí)期衛(wèi)星接收工作中值得注意的幾個(gè)問題，特別是關(guān)系到高清信號(hào)接收的一些特性，包括接收門限值、誤碼率、導(dǎo)頻、畫面幅型等，希望與同行分享和交流經(jīng)驗(yàn)。

高標(biāo)清同播；衛(wèi)星接收；DVB-S2；導(dǎo)頻；幅型

目前，廣西電視臺(tái)的衛(wèi)星頻道正處在高標(biāo)清同播時(shí)期，并且地面頻道逐步向高清播出過渡。制作節(jié)目開始更多地希望信號(hào)源是高清信號(hào)，特別是在臺(tái)外現(xiàn)場(chǎng)直播活動(dòng)中，越來(lái)越多的衛(wèi)星信號(hào)源加入到高清行列中。在高標(biāo)清同播這一特殊時(shí)期，穩(wěn)定的衛(wèi)星信號(hào)接收、正確的畫面幅型轉(zhuǎn)換是安全播出的重要保障。工作人員要清楚在這一時(shí)期，衛(wèi)星接收信號(hào)用于同播節(jié)目時(shí)應(yīng)該注意的問題。

一、DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)

由于HDTV、VOD、PPV、交互業(yè)務(wù)等多種業(yè)務(wù)的開展，衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)需要提供比過去更多的傳輸能力，適應(yīng)多樣性的業(yè)務(wù)需求。2003年DVB組織發(fā)布了DVB-S2系統(tǒng)，也就是歐洲的第二代衛(wèi)星廣播系統(tǒng)，這也是現(xiàn)在通過衛(wèi)星方式交換高清節(jié)目的主要標(biāo)準(zhǔn)。與DVB-S相比，DVB-S2在技術(shù)上有很大改進(jìn)，其特點(diǎn)如下。

（一）糾錯(cuò)編碼使用低密度奇偶校驗(yàn)編碼 （LDPC）與BCH碼級(jí)聯(lián)，可提供除QPSK外的多種具有更高頻帶利用率的調(diào)制方式，如8PSK、8ASK、16APSK、32APSK。在相同的傳輸條件下，相比DVB-S，提高傳輸容量約30％至35％。

（二）支持1/2，3/5，2/3，3/4，4/5，5/6，7/8等多種FEC?，F(xiàn)在的接收機(jī)一般都提供該項(xiàng)參數(shù)的自動(dòng)識(shí)別功能。

（三）升余弦滾降系數(shù)α支持0.35、0.25、0.2三種選擇，而不只是DVB-S標(biāo)準(zhǔn)中固定的0.35。α越小，頻譜利用率越高。相比DVB-S，提高了頻譜利用率。

（四）提供了靈活的數(shù)據(jù)接口匹配方式，可以接受包括MPEG-2傳送流在內(nèi)的各種格式的單或多數(shù)據(jù)流，這些數(shù)據(jù)流可以是離散（異步）的，也可以是連續(xù)（同步）的。

（五）還在物理層上引入了幀結(jié)構(gòu)，通過同頻字、信令、導(dǎo)頻等輔助接收機(jī)實(shí)現(xiàn)快速幀同步和載波恢復(fù)，并為不同的業(yè)務(wù)應(yīng)用提供了底層接口。

二、誤碼率（BER）

接收機(jī)維特比譯碼輸出達(dá)到誤碼率BER≤1×10-7，才能保證解碼圖像和伴音正常。如果BER再增大，達(dá)到1× 10-6級(jí)別及以上，解碼圖像將會(huì)發(fā)生停頓或者馬賽克現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)中斷解碼。

三、載噪比（C/N）、載噪比余量（C/N Margin）、Eb/No門限值

在接收機(jī)的狀態(tài)顯示頁(yè)面中可以查看到載噪比（C/N）、載噪比門限值余量（C/NMargin）、接收門限（Eb/No）等的信號(hào)狀態(tài)值，不同品牌接收機(jī)給出的種類有所不同。大家熟悉和經(jīng)常談?wù)摰氖荂/N，而對(duì)其余兩個(gè)參數(shù)未深入了解。

Eb/No門限值是數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。Eb為二進(jìn)制碼元信號(hào)能量，No為單位頻譜的噪聲功率，Eb/No門限值越小越好。通常FEC=1/2時(shí)，門限值為4.5dB，F(xiàn)EC=2/3時(shí)為5.0dB，F(xiàn)EC=3/4時(shí)為5.5dB，F(xiàn)EC=5/6時(shí)為6.0dB，F(xiàn)EC=7/8時(shí)為6.4dB。國(guó)標(biāo)要求Eb/No門限值≤5.5dB（FEC=3/4）。當(dāng)接收信號(hào)的Eb/No＞5.5dB，接收機(jī)載噪比C/N的變化不會(huì)影響圖像的信噪比S/N；當(dāng)接近門限值5.5dB時(shí)，接收機(jī)C/N的下降會(huì)引起S/N的急劇劣化，信號(hào)誤碼率會(huì)劇增，甚至無(wú)法解碼出電視圖像，即發(fā)生了數(shù)字信號(hào)傳輸中的“峭壁效應(yīng)”。因此，在數(shù)字電視衛(wèi)星傳輸中要留有充足的C/N門限值余量（C/N Margin），才能保證解碼輸出穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)的圖像。

根據(jù)國(guó)際通信衛(wèi)星組織Intelsat關(guān)于Eb/No與BER關(guān)系的規(guī)定，可以推算出在實(shí)際的衛(wèi)星傳輸全程鏈路上，衛(wèi)星接收機(jī)內(nèi)Eb/No門限值與誤碼率BER的關(guān)系如下。

BER　Eb/No（dB）　C/N（dB）10-3　5.7　8.2 10-7　8.7　10.8 10-8　9.2　11.3

根據(jù)接收機(jī)的傳輸性能要求，當(dāng)采用 FEC=3/4 Eb/No=8.3 dB時(shí)，BER≤1×10-7，則接收端C/N≥10.5 dB。在實(shí)際應(yīng)用中，通常當(dāng)接收機(jī)Eb/No≤7.5 dB時(shí)，BER≥1×10-6，接收機(jī)解碼圖像開始出現(xiàn)抖動(dòng)、馬賽克、靜幀等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)接收不到信號(hào)。所以在日常衛(wèi)星傳輸中必須要保證接收端C/N＞10 dB。

可見，誤碼率、信噪比和載噪比之間關(guān)系非常密切，但因衛(wèi)通系統(tǒng)是典型的功率受限系統(tǒng)，所以不能為降低誤碼率而刻意提高載噪比，比如簡(jiǎn)單地推高發(fā)射功率，必須認(rèn)真地測(cè)試調(diào)整衛(wèi)星傳輸全程鏈路。另外，應(yīng)該選購(gòu)門限值低的接收機(jī)，以相對(duì)提高接收端載噪比。

四、導(dǎo)頻（Pilot）

現(xiàn)在的數(shù)字高清衛(wèi)星接收機(jī)中，部分品牌設(shè)備提供了導(dǎo)頻開啟和關(guān)閉選項(xiàng)，但很少有人了解該項(xiàng)功能的作用。其實(shí)，不懂使用該項(xiàng)功能也就削弱了高清接收機(jī)的能力。

隨著電視臺(tái)的衛(wèi)星接收業(yè)務(wù)的需求增加，衛(wèi)星接收系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜度也隨之提高，因此電纜傳輸距離長(zhǎng)、電纜對(duì)不同頻率信號(hào)衰減不同、經(jīng)過設(shè)備環(huán)節(jié)多、環(huán)境溫度和電源電壓不穩(wěn)定等因素增加了衛(wèi)星信號(hào)在進(jìn)入接收機(jī)之前引入干擾的可能性。

2003年發(fā)布的DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)在物理層引入了幀結(jié)構(gòu)，通過導(dǎo)頻輔助接收機(jī)實(shí)現(xiàn)載波恢復(fù)。我們可以開啟接收機(jī)提供的導(dǎo)頻功能，進(jìn)行自動(dòng)增益控制（AGC）和自動(dòng)斜率控制（ASC），保證輸入接收機(jī)的載波電平的穩(wěn)定，以利于接收機(jī)捕獲和跟蹤信號(hào)，從而增強(qiáng)接收機(jī)的穩(wěn)定接收解碼能力。在實(shí)際接收DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，如果接收效果不佳，同時(shí)又排除了接收設(shè)備和線路故障問題，可以嘗試打開接收機(jī)的導(dǎo)頻功能，改善接收效果。

五、AFD和幅型變換

我國(guó)的電視產(chǎn)業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，有大批4：3格式的電視系統(tǒng)和設(shè)備正在運(yùn)行，而且在不久的將來(lái)仍將使用；現(xiàn)已歸檔的海量的4：3標(biāo)清節(jié)目素材仍會(huì)在高清頻道中被引用，一般采用鑲邊（Pillar Box）或者拉伸（Stretch）方式上變換；而新采集、制作的16：9高清節(jié)目素材也會(huì)應(yīng)用到標(biāo)清頻道中，一般采用信箱（Letter Box）或者擠壓（Squeeze）方式下變換。這些因素均將導(dǎo)致在節(jié)目制作、播出和交換的各個(gè)環(huán)節(jié)中兩種幅型比混合存在，而且這個(gè)階段會(huì)持續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。

隨著高清電視節(jié)目收視需求增加，電視臺(tái)逐步提高了高清信號(hào)源和播出節(jié)目的比重，并要兼顧標(biāo)清頻道的同步播出。隨著寬屏電視普及，電視臺(tái)已經(jīng)開始優(yōu)先照顧16：9電視屏幕效果，越來(lái)越多的標(biāo)清頻道在播出高清信號(hào)源時(shí)開始采用擠壓方式下變換，這樣能保證觀眾在觀看標(biāo)清節(jié)目時(shí)，能夠獲得與高清節(jié)目同樣比例的觀看效果。

另外，為了省卻同播頻道采用兩版節(jié)目（高清一版、標(biāo)清一版）的繁瑣操作，電視臺(tái)開始通過在SDI信號(hào)或者M(jìn)XF文件中嵌入AFD信息實(shí)現(xiàn)幅型變換自動(dòng)適應(yīng)。AFD （Active Format Description）是活動(dòng)圖像格式描述的縮寫。它用于描述一個(gè)視頻編碼幀中，人們感興趣的那部分活動(dòng)圖像的顯示格式。AFD可以嵌入在MPEG視頻流、基帶SDI信號(hào)的輔助數(shù)據(jù)區(qū)和MXF文件內(nèi)的元數(shù)據(jù)區(qū)，實(shí)際播出中可以在HD/SD-SDI信號(hào)流和MXF文件中寫入AFD信息，達(dá)到自適應(yīng)選擇寬高比變換方式的目的。

上述高標(biāo)清變換應(yīng)用在改善電視觀眾收看效果的同時(shí)，也增加了衛(wèi)星接收業(yè)務(wù)的復(fù)雜度，必須特別注意處理好接收標(biāo)清節(jié)目信號(hào)的畫面幅型，否則容易因?yàn)榉妥儞Q處理不當(dāng)，影響觀看效果，甚至造成播出事故。對(duì)于相同輸入信號(hào)源，不同品牌接收機(jī)內(nèi)置的幅型變換方式不盡相同，早期的接收機(jī)的幅型變換方式比較簡(jiǎn)單，多數(shù)為廠家設(shè)定的變換方式，不可修改；現(xiàn)在的接收機(jī)能夠靈活指定幅型變換方式，甚至還可以插入AFD信息。

在實(shí)際工作中務(wù)必謹(jǐn)慎使用AFD，如果技術(shù)系統(tǒng)沒有統(tǒng)一調(diào)整以適應(yīng)AFD自動(dòng)變換幅型，則不應(yīng)在信號(hào)或者文件中嵌入AFD信息，避免發(fā)生畫幅意外變換的狀況。與此同時(shí)，電視節(jié)目交換前后方應(yīng)積極溝通保證信息通暢，重視檢查具備幅型變換功能的設(shè)備，諸如上/下變換器、幀同步、編碼器、衛(wèi)星接收機(jī)等，避免“錯(cuò)誤”變換畫面幅型而引起播出事故的操作。

六、結(jié)語(yǔ)

以上只是我們?cè)诟邩?biāo)清同播節(jié)目中發(fā)現(xiàn)的一些問題和總結(jié)的解決方法。隨著高標(biāo)清同播的進(jìn)一步發(fā)展，會(huì)出現(xiàn)更多的高清信號(hào)源，也會(huì)出現(xiàn)新問題需要解決，我們要不斷實(shí)踐，不斷提高。

（作者單位：廣西電視臺(tái)）